CC BY
0
УДК 631.8 + 57.054
DOI 10.36461^.2022.64.4.015
ПОВЫШЕНИЕ ПОЛЕВОЙ ВСХОЖЕСТИ СЕМЯН ЯРОВОГО ЯЧМЕНЯ СОРТА СУРСКИЙ ФАВОРИТ ПРИ ПРЕДПОСЕВНОЙ ОБРАБОТКЕ
РЕГУЛЯТОРАМИ РОСТА
Г.А. Карпова1, доктор с.-х. наук, доцент; В.В. Кошеляев2, доктор с.-х. наук, профессор; И.П. Кошеляева2, доктор с.-х. наук, профессор; Д.Г. Теплицкая1, старший преподаватель
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пензенский государственный университет», г. Пенза, Россия, 8(841)2643913, e-maiL: poLLyLina@maiL.ru
2Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Пензенский государственный аграрный университет», г. Пенза, Россия
Предпосевная обработка семян в первую очередь направлена на увеличение полевой всхожести, которая обусловливает плотность агроценоза и непосредственно связана с конечным урожаем. Исследования в данной области весьма актуальны, так как позволяют дать теоретическое обоснование применяемому агроприему. В статье рассмотрены вопросы повышения полевой всхожести семян ярового ячменя сорта Сурский фаворит при их предпосевной обработке регуляторами роста Эпин-Экстра, Мивал-Агро, Рибав-Экстра и Крезацин. Цель исследования состояла в изучении физиолого-биохимических процессов при прорастании семян ячменя, определяющих их лабораторную и полевую всхожесть под действием регуляторов роста. Изучение процессов водопоступления показало, что достижение пороговых уровней влажности семян, необходимых для активации их общего метаболизма и способных к прорастанию под действием Рибава-Экстра и Крезацина, сокращается на 3-4 часа. Суммарная активность а- и р-амилазы в зерновках ячменя при набухании в интервале от одного до четырех часов в данных вариантах повышается на 7,1-20,8 %. В первые восемь часов поступления воды в семена активность пероксидазы в вариантах с регуляторами роста возрастает в 4,5-7,1 раза относительно сухих зерновок и превышает контроль на 110,0230,2 %. Наиболее высокие значения регистрируются в вариантах Рибав-Экстра и Крезацин. Изменение физиолого-биохимических процессов и показателей обусловливает повышение энергии прорастания и лабораторной всхожести семян, находящихся в корреляционной зависимости с ними. Под действием Крезацина энергия прорастания и лабораторная всхожесть увеличиваются на 6,5 и 10,6 %, Рибава-Экстра - на 8,9 и 13,4 % соответственно. Результаты корреляционно-регрессионного анализа показали прямую зависимость между лабораторной и полевой всхожестью. В полевых условиях 2017-2019 гг. установлено увеличение полевой всхожести в среднем за три года - на 6,3-6,5 %, что обеспечило в дальнейшем более высокую плотность агроценоза и сыграло определенную роль в формировании урожая (Рибав-Экстра -прибавка урожая 6,2 ц/га, Крезацин - 5,9 ц/га).
Ключевые слова: яровой ячмень, влажность зерновок, активность а- и р-амилазы, пероксидаза, энергия прорастания, лабораторная всхожесть, полевая всхожесть.
Для цитирования: Карпова Г.А., Кошеляев В.В., Кошеляева И.П., Теплицкая Д.Г. Повышение полевой всхожести семян ярового ячменя сорта Сурский Фаворит при предпосевной обработке регуляторами роста. Нива Поволжья, 2022, 4 (64), с. 1010. ЭО! 10.36461/ЫР.2022.64.4.015
Введение
Рост урожайности сельскохозяйственных культур, обусловленный разработкой оптимальных методов и технологий, применяемых в современном растениеводстве, возможен только на основе комплексных исследований, отражающих множественные внутренние связи и взаимоотношения в растительном организме, при ведущей роли совершенного генотипа нового сорта [1]. Использование регуляторов роста в технологии возделывания зерновых культур уже значитель-
ный промежуток времени является одним из приемов, направленных на повышение качества и количества сельскохозяйственной продукции [25]. Однако сроки и способы внесения вызывают разную ответную реакцию в растительных организмах, которая не всегда положительно коррелирует с продуктивностью. Предпосевная обработка семян в первую очередь направлена на увеличение полевой всхожести, которая обусловливает плотность агроценоза и непосредственно связана с конечным урожаем. Исследования в
данной области весьма актуальны, так как позволяют дать теоретическое обоснование применяемому агроприему. Цель настоящих исследований состояла в изучении физиолого-биохимических процессов при прорастании семян ячменя, определяющих их лабораторную и полевую всхожесть под действием регуляторов роста.
Методы и материалы
Настоящие исследования проведены на кафедре общей биологии и биохимии ФГБОУ ВО «Пензенский государственный университет» в 2017-2019 гг.
Объект исследований: яровой ячмень (Hordeum sativum L.), сорт Сурский фаворит.
Предметом исследований выступали процессы водопоступления в семенах при набухании, активность гидролитических ферментов и ферментов антиоксидантной системы. Определение степени набухания семян проводили по методике У. Руге в изложении О.А. Вальтера (1957). Активность а- и р-амилазы в семенах определяли по количеству гидролизованного крахмала [6]. Определение активности пероксидазы проводили спектрофотометрическим методом по окислению гваякола в присутствии перекиси водорода. Оптическую плотность определяли на спектрофотометре Verian Cary 50 несколько раз с интервалом в 20 с в течение одной минуты против контроля при длине волны 470 нм.
Активность выражали в относительных единицах на 1 г сырой массы по формуле:
60
А = (D2 — D1)VV 2
(t2-tl)VlH '
где 01 - оптическая плотность раствора в начале опыта (первое измерение); 02 - оптическая плотность раствора в конце опыта; 11 и 12 -время начала и конца опыта, с; н - масса навески, г; V - общий исходный объем вытяжки, см3; VI
- объем, взятый для проведения реакции, см3; V2
- общий объем жидкости в кювете, см3; 60 - коэффициент перевода в минуты [7].
Энергию прорастания и всхожесть изучали по методике ГОСТ 12038-84. Лабораторный эксперимент включал в себя проведение и анализ всех изучаемых параметров в трехкратной биологической повторности. Аналитическая повтор-ность в опытах составляла от 40 до 100 единиц изучаемых семян и растений. Полученные результаты статистически обработаны с использованием методов корреляционного и регрессионного анализов и ^критерия Стьюдента. Регуляторы роста использовали в концентрациях в соответствие с рекомендациями производителей: Рибав-Экстра -3-10-4 л/л, Эпин-Экстра - 5-10-4 л/л, Мивал-Агро -0,5 г/л, Крезацин - МО"3 л/л [8, 9].
Результаты и их обсуждение
Семена ячменя, как и ряда зерновых культур, при созревании значительно теряют влагу
(до 6-10 %), но остаются благодаря этому длительное время жизнеспособными и сохраняют возможность прорастания [10]. Поступление воды является пусковым механизмом для инициации прорастания таких семян, так как именно при ее наличии происходит постепенная овод-ненность биоколлоидов клетки и запускаются основные процессы метаболизма [11, 12]. При этом существуют определенные пороговые значения влажности семян, при которых последовательно происходят процессы метаболизма аминокислот (18-20 %), активации процессов транскрипции и функциональной активности рибосом (45-55 %), определяющих начало синтеза белков-ферментов. К уровню 60 % влажности в зерновках ячменя отмечается общая активация всех обменных процессов, и переход к прорастанию возможен на уровне 74 % [13, 14].
В проведенных исследованиях отмечено, что при использовании препаратов Крезацин и Рибав-Экстра изменяется скорость поступления воды в семена ячменя (табл. 1). Уровень влажности, соответствующий общей активации метаболизма (60 %), в данных вариантах отмечен через 10 и 11 часов намачивания семян соответственно, тогда как на контроле данного уровня зерновки достигали только через 14 часов.
Переход к прорастанию, свидетельствующий об окончании процессов первичной активации в зародыше и семени в целом, и непосредственный процесс проклевывания и начало роста осевых органов начинается при достижении влажности в 74 %.
В вариантах с Крезацином и Рибавом-Экстра зерновки ячменя достигали обозначенного уровня через 30 часов от начала эксперимента. Тогда как в контрольном варианте даже через 48 часов этот пороговый уровень еще не был достигнут. Таким образом, данные препараты способствовали повышению скорости гидратации семян ячменя и, как следствие, скорости обменных процессов.
Известно, что повышение сосущей силы семян обусловливается расщеплением запасных углеводов и может регистрироваться по скорости набухания семени [15].
В исследованиях рассмотрели действие регуляторов роста на активность гидролитических ферментов, обеспечивающих переход запасных питательных веществ эндосперма в доступные для зародыша соединения и необходимые для дальнейшего роста растяжением его органов.
К гидролазам, осуществляющим расщепление углеводов от крахмала до низкомолекулярной мальтозы, относят а- и р-амилазы, совокупное действие которых через ряд промежуточных реакций приводит к практически полному переходу высокомолекулярных соединений в моносахара (до 95 %).
Таблица 1
Изменение влажности зерновок ячменя при набухании под действием регуляторов роста, (%)
Часы Вариант
Контроль Рибав-Экстра Эпин-Экстра Мивал-Агро Крезацин
1 17,4±0,01 19,8±0,03 17,0±0,01 17,9±0,01 19,2±0,01
2 24,3±0,01 26,7±0,02 24,3±0,01 24,3±0,02 26,5±0,01
3 29,5±0,01 36,7±0,02 30,2±0,02 30,2±0,02 37,0±0,02
4 34,2±0,02 40,2±0,01 35,7±0,02 35,7±0,02 41,3±0,02
5 38,0±0,01 42,2±0,01 38,0±0,01 38,2±0,01 43,0±0,01
6 42,3±0,02 45,8±0,01 42,7±0,02 42,0±0,02 45,5±0,01
7 47,3±0,02 51,7±0,02 47,8±0,02 47,5±0,01 51,8±0,02
8 49,2±0,01 54,0±0,01 49,2±0,01 49,2±0,01 54,8±0,02
9 51,2±0,01 56,7±0,01 50,3±0,01 50,7±0,01 57,0±0,01
10 52,7±0,01 59,2±0,01 52,2±0,01 52,8±0,01 60,0±0,01
11 53,8±0,03 60,5±0,01 53,5±0,01 53,7±0,01 61,0±0,01
12 57,7±0,03 63,8±0,01 57,2±0,01 57,5±0,02 64,0±0,01
14 59,5±0,01 65,5±0,01 59,2±0,01 59,5±0,01 66,3±0,02
24 64,7±0,02 71,8±0,02 65,5±0,02 65,8±0,01 72,0±0,02
27 66,0±0,01 73,0±0,02 66,5±0,01 66,7±0,01 73,5±0,01
30 67,5±0,01 74,2±0,01 67,5±0,01 67,5±0,01 74,3±0,01
36 69,7±0,01 75,8±0,01 68,5±0,01 68,7±0,01 75,5±0,01
48 70,7±0,01 77,7±0,02 70,3±0,01 70,2±0,01 77,5±0,01
Зерновки ячменя, так же, как и зерновки ржи, пшеницы отличаются высоким содержанием этих ферментов с существенной динамикой их активности от покоящихся семян к прорастающим. При этом ряд авторов отмечает высокую отзывчивость гидролаз в семенах под действием внешних факторов [16].
Повышение активности гидролитических ферментов в прорастающих семенах зависит либо от перехода их в активное состояние, обусловленное поступлением воды, либо их синтезом de novo, вызванным изменением метаболизма в целом [17], что происходит в разные временные промежутки.
250
В исследованиях в течение 12 часов с интервалом один час проводили определение суммарной активности а- и р-амилазы в зерновках ячменя при набухании (рис. 1).
В зерновках до момента намачивания суммарная активность ферментов соответствовала 28,91*10"4 мг/мл-час. Через час данный показатель увеличивался на контроле в 2,6 раза и значительно возрастал в интервале до четырех часов, где составил 178,86*10"4 мг/мл-час. Затем несколько увеличивался в интервале до 8 часов (197,11*10"4 мг/мл-час.), и до конца измерений оставался на этом уровне.
200
150
100
50
сухие зерновки
□ Контроль
2 3
Время набухания, час
12
I Рибав-экстра
I Эпин-Экстра
I Мивал-Агро □ Крезацин
Рис. 1. Суммарная активность а- и в-амилазы в зерновках под действием регуляторов роста, мг/мл-час (10-4)
0
1
4
8
В целом по вариантам опыта через 12 часов набухания семян отмечено возрастание активности изучаемых гидролаз в девять раз относительно сухих зерновок.
Обработка семян всеми изучаемыми регуляторами роста вызывала повышение активности ферментов, но в разной степени. Эпин-Эстра и Мивал-Агро инициировали увеличение изучаемого показателя на 2,4-10,1 % в интервале от одного до четырёх часов, с максимальным превышением через четыре часа от начала эксперимента. В вариантах с Рибавом-Экстра и Крезаци-ном активность а- и р-амилазы в первые часы возрастала еще более стремительно. Через два часа от начала эксперимента данный показатель составил 112,01 и 115,63*10^ мг/мл-час., соответственно, против 95,75 *10-4 мг/мл-час. в контрольном варианте. В интервале от одного до четырех часов отмечено превышение относительно контроля на 7,1-20,8 %.
Наряду с гидролазами на первых этапах набухания семян фиксируется повышение активности оксидаз, таких как каталазы и перокси-дазы, обеспечивающих сопровождение реакций свободнорадикального окисления. В результате возрастает дыхательная активность митохондрий, повышается активность обменных процессов и, как следствие, инициируется прорастание семян [18].
В набухающих и прорастающих зерновках активность оксидаз поступательно увеличивается по мере возрастания процессов дыхания [19]. В исследованиях провели оценку влияния регуляторов роста на активность пероксидазы в интервале до 24 часов от начала набухания семян.
Отмечено, что в первые восемь часов происходит значительное увеличение активности фермента относительно сухих зерновок, как в контрольном, так и в опытных вариантах (рис. 2).
300 250 200 150 100 50 0
I
Сухая зерновка
4
8
I Контроль
Время набухания, час I Рибав-Экстар И Эпин-Экстра
12
I Мивал-Агро О Крезацин
24
Рис. 2. Пероксидазная активность в зерновках под действием регуляторов роста, ед./г сыр. массымин
На контроле активность фермента за 24 часа возрастала в 2,7 раза и составляла 86,58 ед./г-мин против 32,46 ед./г-мин в сухих зерновках. Динамика активности пероксидазы сохранялась по всем вариантам опыта, но по интенсивности значительно превышала контрольные показатели. Однако явный поступательный характер нарастания активности фермента в контрольном варианте в опытных вариантах менялась на «взрывной».
Через восемь часов набухания зерновок активность пероксидазы возрастала в 4,5-7,1 раза (147,06-230,46 ед./г-мин) относительно сухих зерновок и превышала контрольные значения на 110,0-230,2 %. Далее содержание фермента
возрастало не так значительно и через 24 часа достигало значений в 163,92-259,14 ед./г-мин, где превышения над контролем составили 89,3-199,3 %. Наиболее высокие значения регистрировались в вариантах Рибав-Экстра и Крезацин.
Общепринятыми показателями качества семян являются энергия прорастания и лабораторная всхожесть. Однако они также являются интегральными показателями, отражающими морфо-физиологические изменения, которые происходят в семенах при прорастании.
В исследованиях отмечено повышение энергии прорастания и лабораторной всхожести в среднем за три года при использовании регуляторов роста (рис. 3).
120
100
80
aj СО
60
40
20
0
Контроль Рибав-Экстра Эпин-Экстра Мивал-Агро Крезацин
■ Энергия прорастания ■ Лабораторная всхожесть ■ Полевая всхожесть
Рис. 3. Энергия прорастания, лабораторная и полевая всхожесть ячменя под действием регуляторов роста, (%)
Изменение скорости поступления воды в семена, повышение активности гидролитических ферментов и, как следствие, возможный быстрый переход запасных питательных веществ семени в доступные для зародыша формы под действием регуляторов роста вызывали активацию общего метаболизма семени и способствовали скорому его прорастанию. Так в вариантах с Кре-зацином и Рибавом-Экстра энергия прорастания составляла 89,0 и 91,4 %, лабораторная всхожесть - 94,4 и 97,2 % соответственно.
В литературе имеются данные о сопряженности и зависимости процессов мобилизации запасных питательных веществ с целью обеспечения необходимого АТФ для роста проростка, повышенной активностью антиоксидантных ферментов и скоростью роста на первых этапах развития растений [20-22].
В наших исследованиях посредством корреляционно-регрессионного анализов была установлена прямая взаимосвязь между следующими показателями:
- активность амилазы (3 часа) и энергия прорастания R = 0,9548, уравнение регрессии y = 0,4836x + 12,319;
- активность пероксидазы (8 часов) и энергия прорастания R = 0,6784, уравнение регрессии y = 0,0531x + 76,881;
- активность пероксидазы (24 часа) и энергия прорастания R = 0,7027, уравнение регрессии y = 0,0512x + 76,156;
- активность амилазы (3 часа) и лабораторная всхожесть R = 0,9828, уравнение регрессии y = 0,6983x - 16,452;
- активность пероксидазы (8 часов) и лабораторная всхожесть R = 0,7631, уравнение регрессии y = 0,0816x + 76,007;
- активность пероксидазы (24 часа) и лабораторная всхожесть R = 0,7843, уравнение регрессии y = 0,078x + 75,002.
Высокие результаты по показателям всхожести под действием регуляторов роста, полученные в лабораторных условиях, необходимо было оценить и в полевых опытах. Исследования, проведенные в агроклиматических условиях 2017-2019 гг., показали, что полевая всхожесть семян ячменя в среднем за три года в контрольном варианте составляла 74,4 %.
Однако ГТК периода посев-всходы по годам исследований значительно колебался: ГТК 2017 - 1,92; 2018 - 0,08; 2019 - 0,74. При этом потенции данного сорта позволили даже в экстремальных условиях 2018 года взойти 66 % семян на контроле и 68-74 % - в опытных вариантах.
Результаты корреляционно-регрессионного анализа показали прямую зависимость между лабораторной и полевой всхожестью: коэффициент корреляции R = 0,9171, уравнение регрессии имеет следующий вид: y = 0,6084x + 31,645.
В условиях 2017 и 2019 годов полевая всхожесть в вариантах с Крезацином и Рибавом-Экстра была выше контрольных значений на 6,610,7 % и 6,5-7,2 % соответственно, в среднем за три года - на 6,3-6,5 %, что обеспечило в дальнейшем более высокую плотность агроценоза и сыграло определенную роль в формировании урожая.
Урожайность данного сорта ячменя (среднее за три года) в гидротермических условиях 2017-2019 гг. на контроле составила 26,9 ц/га. В вариантах с регуляторами роста получена урожайность 28,0-33,1 ц/га. Однако статистически значимые различия отмечены только в вариантах
с использованием препаратов Рибав-Экстра (прибавка 6,2 ц/га) и Крезацин (5,9 ц/га).
оксидантной системы. Изменение физиологических процессов обусловливает повышение энергии прорастания и лабораторной всхожести семян, находящихся в корреляционной зависимости с ними. Лабораторная всхожесть имеет высокую положительную взаимосвязь с показателями полевой всхожести семян, увеличение которой обусловило большее количество растений в посевах и, в определенной степени, продуктивность ярового ячменя Сурский фаворит в гидротермических условиях 2017-2019 гг.
Заключение
В результате проведенных исследований установлено, что использование препаратов Крезацин и Рибав-Экстра приводит к сокращению временного промежутка прохождения основных этапов набухания семян, что вызывает повышение их метаболической активности. В данных вариантах максимально возрастает содержание гидролитических ферментов и ферментов анти-
Литература.
1. Шевелуха В.С. Рост растений и его регуляция в онтогенезе. Москва: Колос, 1992, 598 с.
2. Серегина И.И., Белопухов С.Л., Черных KA., Зубкова В.М. Защитно-стимулирующая роль микроэлементов и регуляторов роста в растениеводстве: монография. Москва: Проспект, 2021, 184 с.
3. Старикова Д.В. Влияние стимуляторов, биологических препаратов и микроудобрений на урожайность и качество зерна озимой мягкой пшеницы. Научный журнал Куб^У, 2014, № 98, с. 769-782.
4. Новиков Н.Н. Формирование качества зерна хлебопекарной пшеницы при выращивании на дерново-подзолистой среднесуглинистой почве. Известия TCXA, 2010, вып. 1, с. 59-72.
5. Исайчев ВА., Aндреев, Федорова И.Л. Влияние микро- и макроудобрений на ростовые и продукционные процессы яровой пшеницы. Нива Поволжья, 2022, № 1 (58), с. 59-66.
6. Плешков Б.П. Практикум по биохимии растений 3-е издание, дополненное и переработанное. Москва: Колос, 1985, 255 с.
7. Чупахина Г.Н. Физиологические и биохимические методы анализа растений: практикум. Калининград: Калининградский университет, 2000, 59 с.
8. Нест-М. Эпин-экстра: [Электронный ресурс]. URL: https://nest-m.ru/produktsiya/reguLyatory-rosta/epin-ekstra (дата обращения 14.10.20).
9. Рибав-Экстра. Регулятор роста растений: [Электронный ресурс]. URL: http://www.ribav.ru/ribav (дата обращения 18.02.21).
10. Обручева Н.В., Aзаркович М.И., Aнтипова О.В., Илюшкина М.Е., Котова Л.М. Двухфазность перехода семени от состояния покоя к активному росту при прорастании как начальный этап развития растения. Информационный бюллетень РФФИ, 1995.
11. Обручева Н.В. Переход от гормональной к негормональной регуляции на примере выхода семян из покоя и запуска прорастания. Физиология растений, 2012, № 4 (59), с. 591-600.
12. Obroucheva N.V. Seed germination: a guide to the earLy stages. Backhuys PubLishers: Leiden, 1999.
13. Baskin J.M., Baskin C.C. Some Considerations for Adoption of NikoLaeva's FormuLa System into Seed Dormancy CLassification. Seed Sci. Res, 2008, v. 18, p. 131-137.
14. BewLey J.D. Seed Germination and Dormancy. PLant CeLL. 1997, v. 9, p. 1055-1066.
15. Казакова A.С., Куриленко Т.К. Обоснование режимов предпосевной обработки семян ячменя в электротехнологиях на основе регистрации микрофенологических фаз их прорастания. Вестник аграрной науки Дона, 2018, № 4 (44.1), с. 50-56.
16. Кокорев A.K, Ястреб Т.О., Швиденко Н.В., Горелова Е.И., Колупаев Ю.Е. Влияние экзогенных полиаминов на активность антиоксидантных ферментов в проростках пшеницы и теплоустойчивость. Регуляция роста, развития и продуктивности растений: материалы IX Международной научной конференции. Институт экспериментальной ботаники им. В.Ф. Купревича HAH Беларуси. Минск: Колорград, 2018, с. 66.
17. Кондратьев М.Н., Ларикова Ю.С. Экофизиология семян. Формирование фитоценозов: учебное пособие. Москва: РГAУ-MСХA им. КА. Тимирязева, 2011, 279 с.
18. Рогожин В.В., Курилюк Т.Т., Рогожина Т.В. Об участии оксидоредуктаз в механизмах покоя и прорастания зерновок у пшеницы. Сельскохозяйственная биология, 2012, № 1, с. 60-65.
19. Рогожин В.В. Пероксидаза как компонент антиоксидантной системы живых организмов. Санкт-Петербург: ГИОРД, 2004, 240 с.
20. Вартапетян Б.Б. Учение об анаэробном стрессе растений - новое направление в экологической физиологии, биохимии и молекулярной биологии растений. 1. Становление новой научной дисциплины. Физиология растений, 2005, т. 52, № 6, с. 931-953.
21. BaLesevic-Tubic S., MaLencic D., Tatic M., MiLadinovic J. InfLuence of aging process on biochemicaL changes on sunfLower seeds. HeLia, 2005, v. 28, p. 107-114.
22. CoLLins N.C., Tardieu F., Tuberosa R. Quantitative Trait Loci and Crop Performance under Abiotic Stress: Where Do We Stand? PLant PhysioL, 2008, v. 147, p. 469-486.
UDC 631.8 + 57.054
DOI 10.36461/N P.2022.64.4.015
INCREASING FIELD GERMINATION OF SPRING BARLEY SEEDS OF THE SURSKIY FAVORITE VARIETY WHEN TREATED BEFORE SOWING WITH GROWTH REGULATORS
G^. Karpova1, Doctor of Agricultural Sciences, Assistant Professor; V.V. Koshelyaev2, Doctor of Agricultural Sciences, Professor; I.P. Koshelyaeva2, Doctor of Agricultural Sciences, Professor; D.G. Teplitskaya1, Senior Lecturer
1Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Penza State University», Penza, Russia, 8(841)2643913, e-mail: pollylina@mail.ru
2Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education «Penza State Agrarian University», Penza, Russia
Pre-sowing seed treatment is primarily aimed at increasing field germination, which determines the density of the agrocenosis and is directly related to the final yield. Researches in this area are very relevant, as they allow to give a theoretical justification for the applied agro-technique. In the article the questions of increasing field germination of spring barley seeds of the variety Surskiy Favorite are considered when they are treated before sowing with growth regulators Epin-Extra, Mival-Agro, Ribav-Extra and Krezatsin. The aim of the investigation was to study physiological and biochemical processes during germination of barley seeds determining their laboratory and field germination under the action of growth regulators. The study of the water uptake processes showed that the reaching of threshold levels of seed humidity necessary to activate their general metabolism and capable of germination under the action of Ribav-Extra and Krezatsin was reduced by 3-4 hours. The total activity of a- and p-amylase in barley grains during upswelling in the interval from one to four hours in these variants increases by 7.1-20.8 %. In the first eight hours of water entry into the seeds the peroxidase activity in the variants with growth regulators increases by 4.5-7.1 times relative to dry grains and exceeds the control by 110.0-230.2 %. The highest values are registered in the variants with Ribav-Extra and Krezatsin. The change of physiological and biochemical processes and indicators causes the increase of germination energy and laboratory germination of seeds, which are in correlation with them. Under the action of Krezatsin, the germination energy and laboratory germination increased by 6.5 and 10.6 %, and under the action of Ribav-Extra - by 8.9 and 13.4 %, respectively. The results of the correlation and regression analysis showed a direct correlation between laboratory and field germination. Under field conditions in 2017-2019, an increase in field germination was found, on average, by 6.3-6.5 % over the three years, which further ensured higher density of agrocenosis and played a role in yield formation (Ribav-Extra - yield increase by 620 kg/ha, Krezatzin - 590 kg/ha).
Keywords: spring barley, grain moisture, a- and p-amylase activity, peroxidase, germination energy, laboratory germination, field germination.
References.
1. SheveLukha V.S. Plant growth and its regulation in ontogenesis. Moscow: KoLos, 1992, 598 p.
2. Seregina I.I., Belopukhov S.L., Chernykh N.A., Zubkova V.M. Protective and stimulating role of microelements and growth regulators in crop production: monograph. Moscow: Prospect, 2021, 184 p.
3. Starikova D.V. Influence of stimulators, biological preparations and microfertilizers on yield and quality of grain of winter soft wheat. Scientific Journal of KubSAU, 2014, № 98, p. 769-782.
4. Novikov N.N. Formation of grain quality of baking wheat when growing on sod-podzolic medium loamy soil. Proceedings of the Russian Academy of Agricultural Sciences, 2010, v. 1, p. 59-72.
5. Isaichev V.A., Andreev, Fedorova I.L. Influence of micro- and macrofertilizers on growth and productivity processes of spring wheat. Niva Povolzhya, 2022, № 1 (58), p. 59-66.
6. Pleshkov B.P. Practical work on plant biochemistry. 3rd edition, supplemented and revised. Moscow: Kolos, 1985, 255 p.
7. Chupakhina G.N. Physiological and biochemical methods of plant analysis: tutorial. Kaliningrad: Kaliningrad University, 2000, 59 p.
8. Nest-M. Epin-extra: [Electronic resource]. URL: https://nest-m.ru/produktsiya/regulyatory-rosta/epin-ekstra (accessed 14.10.20).
9. Ribav-Extra. Plant growth regulator: [Electronic resource]. URL: http://www.ribav.ru/ribav (accessed 18.02.21).
10. Obrucheva N.V., Azarkovich M.I., Antipova O.V., ILyushkina M.E., Kotova L.M. Biphasic transition of a seed from dormancy to active growth during germination as an initial stage of rastee development. RFFI Information Bulletin, 1995.
11. Obrucheva N.V. Transition from hormonal to non-hormonaL regulation by the example of seeds coming out of rest and start of germination. Russian Journal of PLant Physiology, 2012, № 4 (59), p. 591-600.
12. Obrucheva N.V. Seed germination: a guide to the early stages. Backhuys Publishers: Leiden, 1999.
13. Baskin J.M., Baskin C.C. Some Considerations for Adoption of NikoLaeva's Formula System into Seed Dormancy Classification. Seed Sci. Res, 2008, v. 18, p. 131-137.
14. BewLey J.D. Seed Germination and Dormancy. PLant CeLL. 1997, v. 9, p. 1055-1066.
15. Kazakova A.S., KuriLenko T.K. Justification of regimes of pre-sowing treatment of barLey seeds in eLectrotechnoLogies based on registration of their germination microphenoLogicaL phases. Vestnik of Agrarian Science of Don, 2018, № 4 (44.1), p. 50-56.
16. Kokorev A.I., Yastreb T.O., Shvidenko N.V., GoreLova E.I., KoLupaev Y.E. Effect of exogenous poLy-amines on the activity of antioxidant enzymes in wheat seedLings and heat toLerance. ReguLation of growth, deveLopment and productivity of pLants: proceedings of IX InternationaL Scientific Conference. Institute of experimentaL botany named after V. F. Kuprevich of NAS of BeLarus. Minsk: CoLorgrad, 2018, p. 66.
17. Kondratyev M.N., Larikova Y.S. EcophysioLogy of seeds. Formation of phytocenoses: textbook. Moscow: RSAU-MSAA named after K.A. Timiryazev, 2011, 279 p.
18. Rogozhin V.V., KuriLyuk T.T., Rogozhina T.V. On participation of oxidoreductases in mechanisms of dormancy and germination of wheat grains. Agricultural Biology, 2012, № 1, p. 60-65.
19. Rogozhin V.V. Peroxidase as a component of antioxidant system in Living organisms. Saint Petersburg: GIORD, 2004, 240 p.
20. Vartapetyan B.B. The doctrine of anaerobic stress in pLants - a new direction in ecoLogicaL physioLogy, biochemistry and moLecuLar bioLogy of pLants. 1. Formation of new scientific discipLine. Russian JournaL of PLant Physiology, 2005, v. 52, № 6, p. 931-953.
21. BaLesevic-Tubic S., MaLencic D., Tatic M., MiLadinovic J. InfLuence of aging process on biochemicaL changes on sunfLower seeds. HeLia, 2005, v. 28, p. 107-114.
22. CoLLins N.C., Tardieu F., Tuberosa R. Quantitative Trait Loci and Crop Performance under Abiotic Stress: Where Do We Stand? PLant PhysioL, 2008, v. 147, p. 469-486.
